TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP HỒ CHÍ MINH K(OA Đ)ỆN – Đ)ỆN TỬ BỘ MÔN Đ)ỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG LÊ VĂN C(ỨC LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP XÂY DỰNG TRẠM MẶT ĐẤT VÀ Đ)ỀU KHIỂN MÁY BAY CÁNH BẰNG KỸ SƯ NGÀN( KỸ THUẬT Đ)ỀU KHIỂN & TỰ ĐỘNG HÓA TP HỒ CHÍ MINH, 2016 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP HỒ CHÍ MINH K(OA Đ)ỆN – Đ)ỆN TỬ BỘ MÔN Đ)ỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG LÊ VĂN C(ỨC – 41200388 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP XÂY DỰNG TRẠM MẶT ĐẤT VÀ Đ)ỀU KHIỂN MÁY BAY CÁNH BẰNG KỸ SƯ NGÀN( KỸ THUẬT Đ)ỀU KHIỂN & TỰ ĐỘNG HÓA GIẢNG V)ÊN (ƯỚNG DẪN TS NGUYỄN VĨN( (ẢO TP HỒ CHÍ MINH, 2016 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP HỒ CHÍ MINH CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NG(ĨA V)ỆT NAM K(OA Đ)ỆN – Đ)ỆN TỬ Độc lập - Tự - Hạnh phúc BỘ MÔN: Đ)ỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG TP HCM, ngày….tháng… năm…… NHẬN XÉT LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP CỦA CÁN BỘ (ƯỚNG DẪN Tên luận văn: XÂY DỰNG TRẠM MẶT ĐẤT VÀ Đ)ỀU KHIỂN MÁY BAY CÁNH BẰNG Cán hướng dẫn: Nhóm Sinh viên thực hiện: Lê Văn Chức 41200388 Đánh giá Luận văn TS Nguyễn Vĩnh (ảo Về báo cáo: _ Số chương Số hình vẽ _ Sản phẩm _ Số trang Số bảng số liệu Số tài liệu tham khảo Một số nhận xét hình thức báo cáo: Về nội dung luận văn: Về tính ứng dụng: Về thái độ làm việc sinh viên: Đánh giá chung: Luận văn đạt/không đạt yêu cầu luận văn tốt nghiệp kỹ sư, xếp loại Giỏi/ Khá/ Trung binh Điểm sinh viên: Lê Văn Chức: ………/ Người nhận xét Ký tên ghi rõ họ tên TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP HỒ CHÍ MINH CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NG(ĨA V)ỆT NAM K(OA Đ)ỆN – Đ)ỆN TỬ Độc lập - Tự - Hạnh phúc BỘ MÔN: Đ)ỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG TP HCM, ngày….tháng… năm…… NHẬN XÉT LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP CỦA CÁN BỘ PHẢN BIỆN Tên luận văn: XÂY DỰNG TRẠM MẶT ĐẤT VÀ Đ)ỀU KHIỂN MÁY BAY CÁNH BẰNG Nhóm Sinh viên thực hiện: Lê Văn Chức Cán phản biện: 41200388 Đánh giá Luận văn Về báo cáo: _ Số chương Số hình vẽ _ Sản phẩm _ Số trang Số bảng số liệu Số tài liệu tham khảo Một số nhận xét hình thức báo cáo: Về nội dung luận văn: Về tính ứng dụng: Về thái độ làm việc sinh viên:
Trang 1B Ộ MÔN Đ)ỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG
LÊ VĂN C(ỨC
XÂY DỰNG TRẠM MẶT ĐẤT
VÀ Đ)ỀU KHIỂN MÁY BAY CÁNH BẰNG
K Ỹ SƯ NGÀN( KỸ THUẬT Đ)ỀU KHIỂN & TỰ ĐỘNG HÓA
TP HỒ CHÍ MINH, 2016
Trang 2B Ộ MÔN Đ)ỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG
LÊ VĂN C(ỨC – 41200388
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP XÂY DỰNG TRẠM MẶT ĐẤT
VÀ Đ)ỀU KHIỂN MÁY BAY CÁNH BẰNG
KỸ SƯ NGÀN( KỸ THUẬT Đ)ỀU KHIỂN & TỰ ĐỘNG HÓA
GI ẢNG V)ÊN (ƯỚNG DẪN
TS NGUY ỄN VĨN( (ẢO
TP HỒ CHÍ MINH, 2016
Trang 3Tên luận văn:
XÂY D ỰNG TRẠM MẶT ĐẤT VÀ Đ)ỀU KHIỂN MÁY BAY CÁNH BẰNG
Đánh giá Luận văn
1 Về cuốn báo cáo:
2 Về nội dung luận văn:
Trang 43 Về tính ứng dụng:
4 Về thái độ làm việc của sinh viên:
Đánh giá chung: Luận văn đạt/không đạt yêu cầu của một luận văn tốt nghiệp kỹ sư,
xếp loại Giỏi/ Khá/ Trung binh
Điểm từng sinh viên:
Lê Văn Chức: ………/
Người nhận xét
Ký tên và ghi rõ họ tên
Trang 5Tên luận văn:
XÂY D ỰNG TRẠM MẶT ĐẤT VÀ Đ)ỀU KHIỂN MÁY BAY CÁNH BẰNG
Đánh giá Luận văn
5 Về cuốn báo cáo:
6 Về nội dung luận văn:
Trang 67 Về tính ứng dụng:
8 Về thái độ làm việc của sinh viên:
Đánh giá chung: Luận văn đạt/không đạt yêu cầu của một luận văn tốt nghiệp kỹ sư,
xếp loại Giỏi/ Khá/ Trung bình
Điểm từng sinh viên:
Lê Văn Chức: ………/
Người nhận xét
Ký tên và ghi rõ họ tên
Trang 7L ỜI CẢM ƠN
đó cũng được học hỏi thêm nhiều điều, giờ luận văn của em đã hoàn tất Để có được thành công như vậy không chỉ riêng công sức của em bỏ ra, mà trong đó còn có sự dạy
chăm sóc em, động viên em những l’c khó khăn trong l’c thực hiện đề tài, luôn ở bên
– Điện tử nói chung và bộ môn tự động nói riêng, đã truyền đạt, chỉ bảo, nuôi dưỡng
trường làm việc thực tế Và đặc biệt hơn, em xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất đến
hướng dẫn những kiến thức chuyên môn cần thiết, chuyên sâu cần thiết cho đề tài
Trân trọng
Sinh viên thực hiện
Lê Văn Chức
Trang 8TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP HỒ CHÍ MINH
K(OA Đ)ỆN – Đ)ỆN TỬ
BỘ MÔN: Đ)ỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG
C ỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NG(ĨA V)ỆT NAM Độc lập - Tự do - Hạnh phúc
TP HCM, ngày….tháng… năm……
ĐỀ CƯƠNG C() T)ẾT
TÊN ĐỀ TÀI: XÂY DỰNG TRẠM MẶT ĐẤT VÀ Đ)ỀU KHIỂN MÁY BAY CÁNH BẰNGCán b ộ hướng dẫn: TS Nguyễn Vĩnh (ảo
Th ời gian thực hiện: Từ ngày 1/8/2016 đến ngày 31/12/2016
Sinh viên thực hiện: LÊ VĂN C(ỨC – 41200388
Nội dung đề tài:
theo thời gian thực Hiện tọa độ máy bay trên bản đồ, vẽ lại quỹ đạo, đồng thời lưu trữ
giữ độ cao và đi qua các điểm cho trước trên bản đồ
Phương pháp thực hiện:
ngôn ngữ C# để thiết kế trạm mặt đất hiển thị trạng thái, tọa độ máy bay theo thời gian
thực, gửi thông số điều khiển quá trình bay
khiển giữ độ cao và đi theo quỹ đạo
Kết quả mong đợi:
đặt online từ trạm điều khiển mặt đất
Trang 9 Điều khiển máy bay bay theo quỹ đạo cho trước
quyết định viết ứng dụng trên Windows 10 dùng
4 Vẽ các đường thẳng, đường tròn, đa giác, chữ
trên map, tính khoảng cách và góc giữa điểm có tọa độ
Trang 107 Vẽ bộ chỉ thị các góc roll, pitch, yaw, độ cao, tốc
độ (iện tọa độ máy bay trên bản đồ, vẽ quỹ đạo của máy bay
10 Tạo Tab, một Tab cài đặt thông số, một Tab
cảm biến )MU/GPS sau đó gửi dữ liệu xuống trạm mặt đất
15 Bay thử nghiệm và kiểm tra thuật toán, chỉnh
thông số Kp, Ki, Kd online, kiểm tra quá trình bám quỹ đạo của máy bay
Xác nh ận của Cán bộ hướng dẫn TP (CM, ngày….tháng … năm…
Sinh viên
Trang 11DANH SÁCH HỘ) ĐỒNG BẢO VỆ LUẬN VĂN
……… …… của Hiệu trưởng Trường Đại học Bách khoa TP.HCM
Trang 12M ỤC LỤC
TÓM TẮT LUẬN VĂN 1
Chương MỞ ĐẦU 2
Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước 2
Mục đích của đề tài 6
Nhiệm vụ của luận văn 6
Nội dung luận văn 6
Chương PHẦN MỀM VISUAL STUDIO VÀ MAP OFFLINE 7
Một số ngôn ngữ và phần mềm có chức năng vẽ giao diện 7
Visual Studio Community 2015 8
Offline Maps trên Windows 10 9
Tích hợp Offline Maps 11
Chương CƠ SỞ LÝ THUYẾT 13
Mô hình máy bay cánh bằng 13
Các động cơ d‘ng trong mô hình 17
3.2.1 Động cơ Brushless DC và bộ ESC 18
3.2.2 Động cơ Servo 19
Cảm biến GPS và IMU 20
3.3.1 Cảm biến GPS 20
3.3.2 Hệ thống IMU tích hợp ARM Cortex-M4 STM32F40x và cảm biến ADIS16405 21
Vi điều khiển STM32F40x 22
Module phát sóng RF SV611 28
Điều khiển máy bay cánh bằng 29
Trang 133.6.1 RC Transmitter 29
3.6.2 RC Receiver 31
3.6.3 Mạch driver FPGA 31
Chương TỔNG QUAN TRẠM G)ÁM SÁT VÀ Đ)ỀU KHIỂN 33
Cấu trúc dữ liệu của bộ cảm biến 33
Phương pháp xử lý và hiển thị dữ liệu 36
4.2.1 Các hàm cơ bản của quá trình đọc dữ liệu thông qua cổng COM 36 4.2.2 Phương pháp tách thông số từ dữ liệu nhận được 38
4.2.3 Phương pháp hiển thị tốc độ, độ cao, góc nghiêng của máy bay 38 Vẽ quỹ đạo của máy bay, tính toán khoảng cách và góc tạo bởi vị trí máy bay và điểm đến của máy bay 40
Các chức năng của một trạm mặt đất hoàn chỉnh 41
4.4.1 Tìm kiếm địa điểm trên bản đồ offlline, thay đổi đích đến 42
4.4.2 Chế độ phóng to thu nhỏ màn hình và tự động zoom theo vị trí của máy bay 43
Vẽ lại quá trình bay theo dữ liệu đã thu trước 46
4.5.1 Cách đọc file txt và tìm thông tin của chuyến bay 46
4.5.2 Các chức năng nổi bật của quá trình tường thuật lại quá trình bay 47 Màn hình cài đặt thông số online 47
Chương TỔNG QUAN QUÁ TRÌNH HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG 49
Sơ đồ tổng quát của hệ thống 49
Mạch chuyển chế độ auto/manual trên nền FPGA 50
5.2.1 Chức năng 50
Trang 145.2.2 Nguyên lý 50
Mạch vi xử lý STM32F4 51
5.3.1 Giao tiếp cảm biến IMU, GPS và truyền dữ liệu về trạm mặt đất 52 5.3.2 Giao tiếp với trạm điều khiển tại mặt đất 53
Điều khiển máy bay giữ thăng bằng và độ cao 56
5.4.1 Bộ điều khiển PID 56
5.4.2 Điều khiển giữ thăng bằng cho máy bay 57
5.4.3 Điều khiển giữ độ cao cho máy bay 58
Sử dụng thuật toán Standley điều khiển quỹ đạo máy bay 59
Chương KẾT LUẬN VÀ (ƯỚNG PHÁT TRIỂN 61
Kết quả đạt được 61
6.1.1 Trạm mặt đất 61
6.1.2 Sản phẩm phần cứng 66
6.1.3 Tiến hành bay thử nghiệm 68
(ướng phát triển của đề tài 75
TÀI LIỆU THAM KHẢO 76
Trang 15DANH M ỤC HÌNH VẼ
Hình 1.1: Hệ thống quản lý bay với đầy đủ tất cả các chức năng 2
Hình 1.2: Sản phẩm EFIS-D100 giá 2600$ của DYNON AVIONICS 3
Hình 1.3: Sản phẩm iEFIS 8.5 màn hình cảm ứng giá 6000$ của MGL Avionics 3 Hình 1.4: Sản phẩm G600 giá 15995$ của GARMIN 3
Hình 1.5: Máy bay Barracuda-2 Liên bang Đức 4
Hình 1.6: Máy bay X-47B Pegasus (Mỹ) 4
Hình 1.7: Máy bay trinh thám M400-CT của Viện Kỹ thuật Phòng không - Không quân Việt Nam 6
Hình 1.8: Chiếc máy bay không người lái (Solar UAV) 6
Hình 2.1: Một số thiết bị có sử dụng nền tảng Windows 8
Hình 2.2: Một số thiết bị tiêu biểu trong dự án Universal Windows Platform 9
Hình 2.3: (ướng dẫn tải Offline Maps cho Windows 10 10
Hình 2.4: (ướng dẫn download bản đồ Việt Nam trên Windows 10 10
Hình 2.5: Cách thêm MapControl vào XAML 11
Hình 2.6: Kết quả sau khi đưa được offline map vào C# 12
Hình 3.1: Các thành phần chính của máy bay cánh bằng 13
Hình 3.2: Tác động của các góc cánh đến trạng thái máy bay 14
Hình 3.3: Lực nâng cánh máy bay khi cánh quạt quay 14
Hình 3.4: Ảnh hưởng của điều khiển Aileron 15
Hình 3.5: Mô tả hoạt động điều khiển Elevator 16
Hình 3.6: Ảnh hưởng của điều khiển rudder 17
Hình 3.7: Sơ đồ kết nối động cơ với bộ điều khiển 17
Hình 3.8: Động cơ BLDC và các thiết bị liên quan 18
Hình 3.9: Sơ đồ kết nối ESC, BEC đến các thiết bị trên máy bay 19
Hình 3.10: Cấu tạo động cơ Servo 19
Hình 3.11: Sự liên hệ giữ xung PWM và góc quay của Servo 20
Hình 3.12: Hệ thống định vị toàn cầu 21
Trang 16Hình 3.13: IMU-9DOF được chế tạo tại PTN Bộ môn Tự Động Đ(BK TP(CM 22
Hình 3.14: Sơ đồ khối của IMU 22
Hình 3.15: Định dạng 1 ký tự khi truyền bằng UART 25
Hình 3.16: Module truyền sóng RF 28
Hình 3.17: Sơ đồ chân RF 28
Hình 3.18: RC Transmitter 30
Hình 3.19: Các kênh điều khiển cơ bản 30
Hình 3.20: Sơ đồ kết nối bộ receiver với các động cơ 31
Hình 3.21: Mô tả Look-Up Table 32
Hình 4.1: Dữ liệu từ bộ IMU 33
Hình 4.2: Lưu đồ giải thuật quá trình đọc và ghi dữ liệu 36
Hình 4.3: Giao diện truyền nhận UART khi chưa có dữ liệu 37
Hình 4.4: Giao diện màn hình khi có dữ liệu 37
Hình 4.5: Ảnh của vận tốc và độ cao 39
Hình 4.6: Ảnh của góc pitch và yaw 39
Hình 4.7: Màn hình giao diện trạm mặt đất hoàn chỉnh 42
Hình 4.8: Kết quả tìm kiểm tỉnh Quảng Ngãi trên bản đồ 42
Hình 4.9: Lấy cồn cát trên sông Trà Kh’c làm đích đến của máy bay 43
Hình 4.10: Màn hình giao diện ở chế độ 2 Screen 44
Hình 4.11: Zoom tất cả những điểm máy bay đã đi qua ở chế độ 1 Screen 45
Hình 4.12: Zoom cả vị trí máy bay và đích đến ở chế độ 2 Screen 45
Hình 4.13: Giải thuật lấy thông tin của file 46
Hình 4.14: Các thanh cuộn để thay đổi thời gian và tốc độ 47
Hình 4.15: Phím chức năng của quá trình mô phỏng 47
Hình 4.16: Màn hình cài đặt thông số của quá trình bay 47
Hình 5.1: Sơ đồ của hệ thống 49
Hình 5.2: Chức năng của vi điều khiển trong hệ thống 51
Hình 5.3: Chuỗi dữ liệu nhận được từ cảm biến 52
Hình 5.4: Lưu đồ giải thuật chương trình trên STM32F405 55
Trang 17Hình 5.5: PID Controller 56
Hình 5.6: Đáp ứng mong đợi của hệ thống 56
Hình 5.7: Mô tả các thông số trong thật toán standley 60
Hình 6.1: Bản đồ của Windows 10 được tích hợp vào trạm mặt đất 61
Hình 6.2: Các trạng thái của máy bay được hiển thị ở trạm mặt đất 62
Hình 6.3: Quỹ đạo của máy bay được hiển thị từ lúc bắt đầu bay 62
Hình 6.4: Chương trình đọc file txt và mô phỏng lại quá trình bay 63
Hình 6.5: Các chức năng t‘y chỉnh trong menu của trạm mặt đất 63
Hình 6.6: Yêu cầu lựa chọn nơi lưu dữ liệu khi bắt đầu chương trình 64
Hình 6.7: Cài đặt các các thông số PID, chỉnh đáp ứng 65
Hình 6.8: Quỹ đạo bay là hình lục giác bắt đầu từ vị trí hiện tại của máy bay 65
Hình 6.9: Mạch chuyển manual-auto V1.2 66
Hình 6.10: Mô hình máy bay cánh bằng hoàn chỉnh 67
Hình 6.11: Mô hình máy bay với đầy đủ thiết bị 68
Hình 6.12: Phương pháp cất cánh của máy bay 72
Hình 6.13: Hình ảnh máy bay trên không trung ngày 27/11/2016 72
Hình 6.14: Trạm mặt đất của lần bay ngày 03/12/2016 73
Hình 6.15: Hình ảnh chụp từ camera trên máy bay 73
Hình : Đáp ứng của góc roll khi chuyển sang chế độ auto với giá trị đặt là 0 74
Hình 6.17: Đáp ứng của góc pitch ở chế độ tự động với giá trị đặt là 0 74
Hình 6.18: Đáp ứng của độ cao khi chuyển sang chế độ lái tự động 75
Trang 18DANH M ỤC BẢNG
Bảng 3.1: Sơ đồ chân module RF 29
Bảng 4.1: Cấu trúc data GPS của dữ liệu IMU 33
Bảng 4.2: Cấu trúc data GPS của chuỗi GGA 34
Bảng 4.3: Cấu trúc data GPS của chuỗi VTG 35
Bảng 5.1: Kiến trúc chung của Frame truyền 54
Bảng 5.2: Frame truyền thông số góc roll 54
Bảng 5.3: Frame truyền thông số góc pitch 54
Bảng 5.4: Frame truyền thông số góc yaw 54
Bảng 5.5: Frame truyền thông số độ cao 54
Bảng 5.6: Frame truyền tọa dộ các điểm máy bay cần đi qua 54
Bảng 5.7: Frame xác nhận đ’ng 54
Bảng 5.8: Frame xác nhận sai 54
Trang 19DANH M ỤC TỪ VIẾT TẮT
tuyến
Trang 201
TÓM TẮT LUẬN VĂN
Lua ̣n văn trình bày những va ́n đe ̀ sau:
số được cài đặt online
6 Tie ́n hành thử nghie ̣m và đánh giá ke ́t quả
Trang 212
Chương MỞ ĐẦU
trạng thái của máy bay, từ đó gi’p phi công, trạm mặt đất giám sát máy bay, hoặc
có thể cài đặt chế độ tự lái cho máy bay Từ buồng lái, hệ thống được điều khiển
đất cũng là phần không thể thiếu trong tất cả các sân bay Thiết bị bay tự động không người lái UAV đóng một vai trò quan trọng trong mọi hoạt động của con người, từ mục đích dân sự, quân sự đến kinh tế và an ninh UAV với nhiều thế mạnh như có thể điều khiển từ xa, do không có con người trên máy bay nên chi phí sản xuất, nghiên cứu, bảo trì giảm đáng kể C‘ng với đó, sự sai sót do yếu tố
liên tục trong thời gian dài
Hình 1.1: Hệ thống quản lý bay với đầy đủ tất cả các chức năng
Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước
Ngày nay, đi đôi với việc sản xuất máy bay thì việc phát triển thiết bị giám sát quá trình bay cũng ra đời Nhiều công ty lớn trên thế giới đã nghiên cứu và tung
Trang 223
sát cho các máy bay, đặc biệt là các trạm mặt đất Các luận văn của các anh chị khóa trước cũng chỉ tập trung vào viết giao diện cho các trạm mặt đất, và tích
Trang 234
Trên thế giới, hầu hết các phòng nghiên cứu hàng không và tự động đều coi việc phát triển các mô hình UAV và trạm điều khiển mặt đất là việc hết sức quan trọng Việc phát triển các UAV mang tính chiến lược đối với các nước phát triển, ứng dụng mạnh mẽ trong quân sự, nhằm thực hiện các mục tiêu quan trọng như trinh thám, các nhiệm vụ nguy hiểm cao mà con người khó có thể thực hiện được, do
đó giảm thiểu mạnh chi phí về người và ngân sách quốc phòng Những mẫu UAV nổi tiếng trên thị trường quân sự thế giới có những tính năng, kỹ chiến thuật nổi bật như khối lượng hữu ích lớn, tầm bay xa và thời gian bay dài là: Euro (awk chấu Âu/Mỹ , RQ- Global (awk Mỹ , Chacal-2 (Pháp), RQ-8A/MQ-8 Fire
Pegasus Mỹ , Aerostar )srael , Zephyr Anh và Falco 8
bang Đức
(Mỹ)Trong nước, các chương trình phát triển UAV dưới nhiều hình thức đang được
tập đoàn )rkut Nga nghiên cứu phát triển công nghệ thiết kế chế tạo các UAV đa dụng Trung tâm khí cụ bay Tập đoàn Viettel cũng đang có những nghiên cứu phát triển các UAV quân sự Các nhà lãnh đạo Việt Nam đã và đang rất quan tâm
Trang 24thầy trò bộ môn Kỹ thuật (àng không và Vũ trụ Đại học Bách khoa (à Nội đã tung ra máy bay không người lái sử dụng pin năng lượng mặt trời Solar UAV
Hình 1.8: Chiếc máy bay không người lái (Solar UAV)
Mục đích của đề tài
năng bay tự động và một phần mềm giám sát đặt tại mặt đất
Để đạt được mục tiêu đó, ch’ng ta cần một mô hình máy bay cánh bằng, một trạm điều khiển mặt đất, một bộ điều khiển từ xa phục vụ trong chế độ lái bằng tay, một mạch xử lý và điều khiển để giao tiếp trạm mặt đất và điều khiển tự động máy bay cách bằng
Nhiệm vụ của luận văn
Nhiệm vụ của luận văn:
mà cảm biến gửi về
Trang 25thông số từ trạm mặt đất
Ở chế độ tự động, điều khiển góc cánh, giữ độ cao và điều khiển quỹ đạo
của máy bay
Nội dung luận văn
Luận văn gồm phần:
Chương : Mở đầu
Chương : Phần mềm Visual Studio và Map Offline
Chương 3: Cơ sở lý thyết
Chương 4: Tổng quan trạm giám sát và điều khiển
Chương : Tổng quan quá trình hoạt động của hệ thống
Chương 6: Kết luận và hướng phát triển
Trang 26Chương P(ẦN MỀM V)SUAL STUD)O VÀ MAP OFFL)NE
M ột số ngôn ngữ và phần mềm có chức năng vẽ giao diện
)DE được xây dựng cho các ứng dụng đồ họa, đa phương tiện, mô phỏng các thiết kế giao tiếp
điều hành, cho phép người lập trình viết chương trình một lần và có thể
được mở rộng cho nhiều nền tảng phần cứng và hệ điều hành khác nhau
phân tích nâng cao và hiển thị dữ liệu giúp người dùng tạo ra các thiết bị
ảo có thể tùy chỉnh theo nhu cầu của mình
nền tảng NET Các đặc trưng nổi bật của C#:
phát triển
Trang 27viên của Microsoft
Đây cũng chính là những lý do để em chọn C# là ngôn ngữ lập trình để xây dựng
Visual Studio Community 2015
rất nhiều ngôn ngữ bao gồm: C#, Visual Basic, F#, C++, Python, Node.js, và
động Với Visual Studio 2015 chúng ta có thể:
Trang 28thiết bị với nhiều kích cỡ màn hình khác nhau
Offline Maps trên Windows 10
Microsoft đã tích hợp vào Windows 10 một số ứng dụng hiện đại giống với các điện thoại bây giờ, bản đồ là một trong số các ứng dụng đó Bản đồ trên Windows
bản đồ offline lúc này sẽ cực kì có tác dụng Các bước để tải bản đồ Offline cho
Trang 29bánh răng Settings ở góc trái bên dưới để truy cập vào các phần thiết
khung Download maps
Trang 30Tích h ợp Offline Maps
Để tích hợp được Offline Maps ta làm như sau:
Templates Visual C# Windows Universal Blank App
(Universal Windows) Blank App là dự án cho ứng dụng Windows mà có
Trang 31Hình 2.6: Kết quả sau khi đưa được offline map vào C#
Trang 32Chương CƠ SỞ LÝ T(UYẾT
Mô hình máy bay cánh b ằng
bay
điều khiển các cánh máy bay, thay đổi các trạng thái của máy bay
Trang 33Hình 3.2: Tác động của các góc cánh đến trạng thái máy bay
lực nâng và điều góc cho Aileron, Elevators, Rudder
động cơ Brushless DC có tác dụng tạo lực kéo máy bay gi’p máy bay đạt được tốc độ cần thiết, từ đó sự chênh lệch áp suất trên cánh giữa sẽ cung
bay, gi’p máy bay lượn để có thể thay đổi hướng bay dễ dàng Khi một bên cánh được thay đổi góc, nó sẽ ảnh hưởng đến việc thay đổi lộ trình
trái, Elevator được đẩy lên thì máy bay sẽ chao theo chiều thuận là lượn vòng sang trái
Trang 34cũng góp phần rất quan trọng cho việc bay lên hay lao xuống của một chiếc
tới việc điều chỉnh góc Pitch của mô hình Khi cánh đuôi được nâng lên thì
mà đầu máy bay bốc lên Và ngược lại, khi cánh đuôi hạ xuống là phần gió
Trang 35Hình 3.5: Mô tả hoạt động điều khiển Elevator
thì l’c này đây, cánh đuôi sẽ đáp ứng Việc sử dụng cánh đuôi để chuyển hướng sẽ giải quyết vấn đề đó là không nhất thiết phải chao máy bay sang
Trang 36Các động cơ dùng trong mô hình
Trong mô hình, động cơ một chiều không cổ góp BLDC (Brushless DC motor) được sử dụng làm động cơ kéo tải, được điều tốc thông qua một mạch ESC Các góc cánh được điều khiển thông qua các servo
Hình 3.7: Sơ đồ kết nối động cơ với bộ điều khiển
Trang 373.2.1 Động cơ Brushless DC và bộ ESC
Hình 3.8: Động cơ BLDC và các thiết bị liên quan Động cơ BLDC là một dạng động cơ đồng bộ tuy nhiên động cơ BLDC kích từ bằng
thanh nam châm được dán chắc chắn vào thân rotor làm nhiệm vụ kích từ cho động cơ Đặc biệt điểm khác biệt về hoạt động của động cơ BLDC so với các động
cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu khác là động cơ BLDC bắt buộc phải có cảm biến
là xác định vị trí rotor để điều khiển dòng điện vào cuộn dây stator tương ứng,
ESC là một thiết bị d‘ng điều khiển công suất của động cơ điện, được gọi là điều
dữ liệu
Trang 38chính xác Động cơ Servo thường được ứng dụng trong điều khiển robot, và trong các mô hình máy bay điều khiển từ xa
biến hồi tiếp tín hiệu, hệ bánh răng
Hình 3.10: Cấu tạo động cơ Servo
Trang 39Để điều khiển động cơ, tín hiệu số được gửi tới mạch điều khiển Tín hiệu này
khởi động động cơ, thông qua chuỗi bánh răng, nối với vôn kế Vị trí của trục vôn
kế cho biết vị trí trục ra của Servo Khi vôn kế đạt được vị trí mong muốn, mạch điều khiển sẽ tắt động cơ Mạch điều khiển nhận xung PWM và xuất ra góc quay tương ứng đến động cơ được mô tả chi tiết ở hình 3.13
C ảm biến GPS và IMU
3.3.1 Cảm biến GPS
Hệ thống định vị toàn cầu (GPS) là hệ thống xác định vị trí dựa trên vị trí của các
bị GPS xác định được khoảng cách đến ba vệ tinh (tối thiểu) thì sẽ tính được một
vị trí tọa độ của thiết bị GPS đó
tinh với thời gian nhận được chúng Sai lệch về thời gian cho biết máy thu GPS ở
Trang 40Máy thu phải nhận được tín hiệu của ít nhất ba vệ tinh để tính ra vị trí hai chiều kinh độ và vĩ độ và để theo dõi chuyển động Khi nhận được tín hiệu của ít nhất
4 vệ tinh thì máy thu có thể tính được vị trí ba chiều kinh độ, vĩ độ và độ cao)
Một khi vị trí người d‘ng đã tính được thì máy thu GPS có thể tính các thông tin khác, như tốc độ, hướng chuyển động…
Hình 3.12: Hệ thống định vị toàn cầu
3.3.2 H ệ thống IMU tích hợp ARM Cortex-M4 STM32F40x và cảm biến ADIS16405